JP2008172239A - Ｌｅｄパッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】出射方向による色偏差が低減され光抽出効率が向上されたＬＥＤパッケージを提供する。
【解決手段】ＬＥＤパッケージ２０は、実装領域を形成する凹部を備えるパッケージ本体２２と、凹部の底面に露出されるようにパッケージ本体２２に装着された第１及び第２リードフレーム２３ａ，２３ｂと、第１及び第２リードフレーム２３ａ，２３ｂのそれぞれに電気的に接続されるように凹部の底面に実装されたＬＥＤチップ２１と、透明樹脂と蛍光体が混合されて構成され、ＬＥＤチップ２１を覆うように凹部内に形成された封止体２４とを含み、ＬＥＤチップ２１の上面から封止体２４の上面までの距離はＬＥＤチップ２１の高さの１倍乃至５倍である。
【選択図】図２

Description

本発明はＬＥＤパッケージに関するもので、さらに詳しくは、ＬＣＤのバックライトとして用いるのに適したＬＥＤパッケージに関する。

電子機器の産業が発展するにつれ、小型かつ省エネの各種の表示装置が開発されつつあり、これを用いた映像機器、コンピューター、移動通信端末機、フラッシュなどのような光装置が開発されてきている。

一般的に、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、‘ＬＥＤ’）とは、半導体に電圧を加えた際に生じる発光現象（‘電界発光’ともいう）を用いて光を発生させる発光素子である。このようなＬＥＤの材料としては、発光波長が可視または近赤外領域に存在し、発光効率が高く、ｐ−ｎ接合の製作が可能であるなどの条件を満たす材料が適している。このような材料としては、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、ガリウム−砒素−リン（ＧａＡｓ_１−ｘＰ_ｘ）、ガリウム−アルミニウム−砒素（Ｇａ_１−ｘＡｌ_ｘＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、インジウム−ガリウム−リン（Ｉｎ_１−ｘＧａ_ｘＰ）などの化合物半導体が用いられている。

ＬＥＤは従来の光源に比べて小型で、寿命が長く、電気エネルギーが光エネルギーに直接変換されるためエネルギーの効率が高いと同時に、動作電圧が低いという長所がある。従って、このような長所を有するＬＥＤがＬＣＤバックライトモジュールの光源として使われるようになってきている。

このようなＬＥＤを白色光源として使用するためには、ＬＥＤから放出される光の波長を変換する過程が必要で、一般的に採用されている技術としては、青色ＬＥＤを光源として使用して黄色蛍光体を励起させることにより、白色光を得る方法または紫外線発光ＬＥＤを光源として用いて三原色の蛍光体を励起させる方法が挙げられる。

図１は従来の白色発光ＬＥＤパッケージを説明するための断面図である。図１によると、従来の技術によるＬＥＤパッケージ１０はＬＥＤチップ１１、パッケージ本体１２、第１及び第２リードフレーム１３ａ，１３ｂ、ワイヤ、及びパッケージ本体１２の凹部１６内にＬＥＤチップ１１を覆うように形成された封止体１４が設けられて構成されている。一般的に、封止体１４には白色光を発光できるように波長変換用の蛍光体が含まれている。

封止体１４の製造工程に関しては、封止体１４は凹部１６内に樹脂を注入して形成され、この場合、従来の技術によるＬＥＤパッケージ１０では、注入時間の差によって、封止体１４と外部との界面を均一に形成することが難しい。

このように、封止体１４と外部との界面が不均一になると、ＬＥＤチップ１１から放出される光（矢印で図示）は、その放出方向によって、外部へ放出されるまでの経路長に差を生じる。従って、光の放出方向によって蛍光体により波長が変換される程度が変わり、これによって、外部から見る方向によって、色偏差及び光抽出効率の偏差が顕著に生じるという問題がある。

従って、ＬＥＤパッケージから放出される光の、外部から見る方向に応じた色偏差を小さくすることの出来る方策が求められている。

本発明は上記の従来の技術の問題を解決するためのもので、その目的は、出射方向による色偏差が低減され光抽出効率が向上されたＬＥＤパッケージを提供することにある。

上記の技術的課題を達成すべく、本発明は、実装領域を形成する凹部を備えるパッケージ本体と、凹部の底面に露出されるようにパッケージ本体に装着された第１及び第２リードフレームと、第１及び第２リードフレームのそれぞれに電気的に接続されるように凹部の底面に実装されたＬＥＤチップと、透明樹脂と蛍光体が混合されて成り、ＬＥＤチップを覆うように凹部内に形成された封止体を含み、ＬＥＤチップの上面から封止体の上面までの距離はＬＥＤチップの高さの１倍乃至５倍であることを特徴とするＬＥＤパッケージを提供する。

この場合、封止体の粘度を一定水準以上に維持することができるという点で、蛍光体は透明樹脂の重量を基準に３０〜３００ｗｔ％に相当する重量を有することが好ましい。

好ましくは、凹部の底面の幅はＬＥＤチップの幅の１．５倍乃至３倍とすることができ、これによって、ＬＥＤチップの側方へ放出される光を最少化することが出来る。

また、封止体の高さは凹部の深さと同一であることが好ましい。

光抽出効率を向上させることができるという点で、凹部は、底面に対して、上方に面するように傾斜した内側壁を有することが好ましい。

好ましくは、凹部の横断面は円形または四角形とすることができる。

一方、蛍光体はＬＥＤチップから放出された光を吸収し、白色光が出力されるように、互いに異なる波長の光を放出する複数種の物質からなることが好ましい。

最後に、発光効率の向上のために、パッケージ本体の上部から凹部を覆うよう形成されたレンズをさらに含むことが好ましい。

本発明によると、出射方向による色偏差が減少し光抽出効率が向上したＬＥＤパッケージを得ることが出来る。

以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態をより詳しく説明する。図２は本発明の一実施形態によるＬＥＤパッケージを説明するための断面図である。

本実施形態によるＬＥＤパッケージ２０は、ＬＥＤチップ２１、パッケージ本体２２、第１及び第２リードフレーム２３ａ，２３ｂ、パッケージ本体２２の凹部内に形成された封止体２４を含む構造を有している。

ＬＥＤチップ２１は第１及び第２電極を備え、第１及び第２電極はワイヤによってそれぞれ第１及び第２リードフレーム２３ａ，２３ｂに連結されている。また、第１及び第２リードフレーム２３ａ，２３ｂは、長さ方向にパッケージ本体２２の外部へ延長されて外部端子を形成している。

パッケージ本体２２は、通常、高反射率の樹脂を成形し、第１及び第２リードフレーム２３ａ，２３ｂが装着されて作製される。また、パッケージ本体２２には、ＬＥＤチップ２１を実装するための凹部とその周りの側壁が形成されている。本実施形態では、光抽出効率を向上させるために、上記の凹部は、底面に対して、上方に面するように傾斜した内側壁を有する構造になっており、これは、ＬＥＤチップ２１から放出された光を上方向へ案内するためである。

一方、凹部の内部には透明樹脂が満たされて、ＬＥＤチップ２１を外部から密封するための封止体２４が形成されている。封止体２４は、透明樹脂と、ＬＥＤチップ２１から発する青色光または紫外光などを白色光に変換させることが出来る蛍光体が混合されて構成されている。この場合、蛍光体は、ＬＥＤチップ２１から放出された光を吸収して白色光を放出できるように、互いに異なる波長の光を放出する複数種の物質から構成することが出来る。

本実施形態において、封止体２４に含まれる蛍光体は、透明樹脂の重量を基準として３０〜３００ｗｔ％に相当する重量を有することが好ましい。このように、封止体２４に含まれる蛍光体の含量が高いと粘度が増加することになり、ＬＥＤチップ２１上に薄くコーティングされる効果が得られるため、外部から見る方向による色偏差を減らすことに寄与できる。

また、粘度が増加するにつれＬＥＤチップ２１の側方の部分に沈む蛍光体の割合を減らすことが出来る。フリップチップなどの構造とは異なり、Ｔｈｉｎ ＧａＮ ＬＥＤの場合、上部の方向へ向う光が全体光量の約９７％程度であり、高い粘度により蛍光体をＬＥＤチップの上部に集中させることが出来るため、色変換効率を向上させることが出来る。

本実施形態において、封止体２４の大きさに関しては、図２に図示するように、封止体２４の高さは、凹部の深さと同一であることが工程の効率性の面で好ましい。この場合、ＬＥＤチップ２１の上面から封止体２４の上面までの距離ｈ２をＬＥＤチップの高さｈ１の１倍乃至５倍程度として、パッケージ本体２２の凹部の構造により封止体２４がＬＥＤチップ２１を薄くコーティングした形態になるようにすることが出来る。これによって、上述のようにＬＥＤチップ２１から放出される光が殆ど上部の方向に向かう場合、封止体２４のコーティングの厚さを薄くすることにより光抽出効率を向上させることが出来る。

また、凹部の底面の幅Ｗ２はＬＥＤチップの幅Ｗ１の１．５倍乃至３倍とすることが好ましく、これによって、ＬＥＤチップ２１の側方へ放出されて損失される光を最少化することが出来る。

一方、図２には図示していないが、凹部の横断面は円形または四角形とすることが出来る。

図３は、本発明の他の実施形態によるＬＥＤパッケージを説明するための断面図である。本実施形態によるＬＥＤパッケージ３０は、図２で説明した実施形態と同様に、ＬＥＤチップ３１、パッケージ本体３２、第１及び第２リードフレーム３３ａ，３３ｂ、パッケージ本体３２に形成された凹部を満たす封止体３４を含み、これにパッケージ本体３２の上部に形成されたレンズ３５をさらに含む構造を有している。

他の構成要素は、図２で説明した通りであり、レンズ３５はパッケージ本体３２の上方から凹部を覆うよう形成され、ＬＥＤチップ３１から発した光を一定の指向角内に出射されるよう屈折させて光抽出効率を向上させる働きをする。この場合、レンズ３５は半球面状であり、プラスチック、ガラスなどの透明素材から形成することが出来る。

図４は、図３の実施形態によるＬＥＤパッケージと従来の技術によるＬＥＤパッケージの発光効率を比較するためのグラフである。

図４を参照すると、図４に実施例として示した図３の実施形態のＬＥＤパッケージでは、相関色温度（ＣＣＴ、Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｃｏｌｏｒ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）が５９００〜６２００Ｋと測定され、発光効率が７２ｌｍ／Ｗになった。これに対して、図４に比較例として示した、図１の構成（上部にレンズがさらに結合された構造である）によるＬＥＤパッケージでは、色温度が６０００〜６２００Ｋと測定され、発光効率が６０ｌｍ／Ｗになった。即ち、図３の実施形態のような構造を有する場合、高い発光効率を得られることが分かる。

本発明は、上述の実施形態及び添付の図面により限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲により規定される。従って、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で、当該技術分野の通常の知識を有している者には様々な形態の置換、変形及び変更が可能で、これらもまた本発明の範囲に属する。

従来の白色発光ＬＥＤパッケージを説明するための断面図である。 本発明の一実施形態によるＬＥＤパッケージを説明するための断面図である。 本発明の他の実施形態によるＬＥＤパッケージを説明するための断面図である。 図３の実施形態によるＬＥＤパッケージと従来の技術によるＬＥＤパッケージの発光効率を比較するためのグラフである。

符号の説明

２１，３１ ＬＥＤチップ
２２，３２ パッケージ本体
２３ａ，３３ａ 第１リードフレーム
２３ｂ，３３ｂ 第２リードフレーム
２４，３４ 封止体
３５ レンズ

Claims (8)

1. 実装領域を形成する凹部を備えるパッケージ本体と、
   前記凹部の底面に露出されるように前記パッケージ本体に装着された第１及び第２リードフレームと、
   前記第１及び第２リードフレームのそれぞれに電気的に接続されるように前記凹部の底面に実装されたＬＥＤチップと、
   透明樹脂と蛍光体が混合されて構成され、前記ＬＥＤチップを覆うように前記凹部内に形成された封止体と、を含み、
   前記ＬＥＤチップの上面から前記封止体の上面までの距離は前記ＬＥＤチップの高さの１倍乃至５倍であることを特徴とするＬＥＤパッケージ。
2. 前記蛍光体は、前記透明樹脂の重量の３０〜３００％の重量を有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
3. 前記凹部の底面の幅は、前記ＬＥＤチップの幅の１.５倍乃至３倍であることを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤパッケージ。
4. 前記封止体の高さは、前記凹部の深さと同一であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のＬＥＤパッケージ。
5. 前記凹部は、前記底面に対して、上方に面するように傾斜した内側壁を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のＬＥＤパッケージ。
6. 前記凹部の横断面は、円形または四角形であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のＬＥＤパッケージ。
7. 前記蛍光体は、前記ＬＥＤチップから放出された光を吸収し、白色光が出力されるように、互いに異なる波長の光を放出する複数種の物質からなることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載のＬＥＤパッケージ。
8. 前記パッケージ本体の上方から前記凹部を覆うよう形成されたレンズをさらに含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載のＬＥＤパッケージ。

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